Yıllarca Himalayalar’ın el değmemiş, bozulmamış ve modernleşmenin çalkantılarına dayanıklı, iklimsel bir sığınak olduğuna inandık. Peki dağ şehirleri ovalardaki mega şehirlerin dinamiklerini taklit etmeye başladığında ne olur?
Bu soru, Himalaya eteklerindeki kentleşmenin yerel hava durumunu ve yağış miktarını sessizce ama derinlemesine nasıl yeniden şekillendirdiğini anlamak için yola çıktığımız son çalışmalarımızın çoğuna rehberlik etti.
Himalayalar’da yeni bir iklim gerçeği
Bir zamanlar ormanlık vadiler ve küçük tarım yerleşimleriyle tanımlanan Uttarakhand, son otuz yılda dramatik bir dönüşüm yaşadı. Genişleyen kent merkezleri, endüstriyel koridorlar ve turizmin aralıksız yükselişi ekolojik ritmini değiştirdi.
Ramakrishna Mission Vivekananda Eğitim ve Araştırma Enstitüsü (RKMVERI), Çevre ve Afet Yönetimi Okulu’ndan Dr. Sumanta Das liderliğinde, Avustralya Queensland Üniversitesi, Birleşik Krallık Hadley İklim Merkezi ve Hindistan Petrol ve Enerji Çalışmaları Üniversitesi’nden bilim adamlarıyla işbirliği içinde yürütülen yeni bir çalışmada, insan kaynaklı bu değişikliklerin yağış davranışını ve hidroklimatiği nasıl etkilediğini ortaya çıkarmak için yola çıktık. istikrar.
Çalışma dergide yayınlandı Yer Sistemleri ve Çevre.
Araştırma, Hindistan’ın ekolojik açıdan en kırılgan ancak hızla kentleşen Himalaya eyaletlerinden biri olan Uttarakhand’daki kırk yıllık (1984-2023) yağış verilerini incelemek için makine öğrenimini jeo-uzamsal analitikle birleştiriyor.
Motivasyonumuz basit ama acil bir sorudan kaynaklanıyordu: Güney Asya’nın hidrolojik dengesi için bu kadar hayati önem taşıyan bir bölgedeki insan kaynaklı peyzaj dönüşümleri aşırı yağış oranlarını nasıl değiştiriyor?
Kentleşme, tümü bölgesel dolaşım ve nem düzenleriyle etkileşime giren geçirimsiz yüzeyler, ısı adaları ve atmosferik aerosolleri ortaya çıkarır. Ancak bu değişiklikler ile dağlık arazilerdeki yağış davranışları arasındaki kesin bağlantılar belirsizliğini korudu.
Dr. Das, “Araştırmamız istatistiksel klimatolojiyi, olağanüstü olay analizini ve yapay zekayı birleştirerek bu boşluğu dolduruyor” dedi. “Kent kaynaklı iklim değişimlerinin, Himalayalar gibi veri kıtlığı olan, topografik açıdan karmaşık ortamlarda nasıl ortaya çıktığını yakalamak istedik.”
İklim öngörüsü için veriye dayalı bir çerçeve
Bunu başarmak için klasik parametrik olmayan istatistikleri modern yapay zeka teknikleriyle birleştiren hibrit bir analitik çerçeve geliştirdik. Uzun vadeli yağış eğilimlerini tespit etmek için Mann-Kendall ve Sen’in eğim testlerini kullandık ve aşırı yağış olaylarını belirlemek ve tahmin etmek için bunları Rastgele Orman (RF) ve Destek Vektör Makinesi (SVM) gibi makine öğrenimi sınıflandırıcılarıyla birleştirdik.
Üç metodolojik ilerleme yaklaşımımızı tanımlamaktadır. İlk olarak, hem tarihsel hem de tahmine dayalı yağış modellerini yakalayan hibrit bir istatistiksel-ML modeli oluşturduk; bu, Himalaya iklim araştırmalarında türünün ilk örneği olan bir uygulamadır.
İkinci olarak, Uttarkand’ın 13 bölgesinin tamamında ince ölçekli mekansal haritalama uyguladık ve Dehradun ve Haridwar gibi şehir merkezlerini Tehri Garhwal ve Champawat gibi kırsal bölgelerden ayırdık. Bu bize arazi kullanımı ve yükselti tarafından şekillendirilen yerel iklim rejimlerini belirlememize olanak sağladı.
Üçüncüsü, kalıcı kurak ve yağışlı dönemleri ölçmek ve bunları nem, çiy noktası ve yüzey basıncı gibi meteorolojik parametrelerle ilişkilendirmek için küresel aşırı iklim endekslerini (Ardışık Kurak Günler (CDD) ve Ardışık Islak Günler (CWD)) birleştirdik.
Şehirler daha fazla yağmur yağdığında ve daha uzun süre kuruduğunda
Bulgularımız çarpıcı bir paradoksu ortaya koyuyor. Kentsel bölgeler artık kırsal bölgelere göre hem daha yoğun yağışlar hem de daha uzun kuraklık dönemleri yaşıyor.
Haridwar ve Dehradun, sırasıyla 377,64 mm ve 158,4 mm ortalama yağış toplamı kaydetti; bu, Tehri Garhwal gibi kentsel olmayan bölgelerdeki değerleri (116,18 mm) çok aşıyor. Tek başına Dehradun, hızlanan hidroklimatik değişimleri yansıtan Sen’in eğimi 9,06 × 10⁻⁵ ile yağışta dik bir yükseliş eğilimi sergiledi.
Ancak bu yoğunlaşma, uzun süreli kuru aşamalarla birlikte var olur. 2022’de Dehradun, ardı ardına 81’e kadar kurak gün kaydetti ve bunu ertesi yıl yaklaşık iki ay süren yağışlı dönemler izledi.
Kuraklık ile sel arasındaki bu salınım, “iklim ikiliği” dediğimiz şeyin ortaya çıkışına işaret ediyor. Bu değişkenlik, hızla kentleşen dağ sistemlerinde su güvenliği, taşkın yönetimi ve afet hazırlığı açısından ciddi zorluklar yaratmaktadır.
Makine öğrenimi modellerimiz bu bulguları daha da doğruladı. Rastgele Orman sınıflandırıcısı, aşırı yağış olaylarını yaklaşık %80 doğrulukla tahmin ederek, özellikle Udham Singh Nagar’ın sanayileşmiş bölgesinde Destek Vektör Makinesi modelinden biraz daha iyi performans gösterdi.
Korelasyon analizleri bağıl nem, çiğlenme noktası sıcaklığı ve yüzey basıncının yağış değişkenliğini etkileyen baskın iklim kontrolleri olduğunu ortaya çıkardı.
Dr. Das, “Bu değişkenler aşırı olayların öncüsü olarak hareket ediyor” dedi. “Yağmurla olan güçlü korelasyonları, yerel meteorolojideki hafif değişimlerin bile önemli hidrolojik sonuçları nasıl tetikleyebileceğini doğruluyor.”
Küresel önem ve politika ilgisi
Kökleri Himalayalar’a dayansa da sonuçlarımız dünya çapında yankı buluyor. Bunlar, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli’nin (IPCC, AR6) küresel ısınma altında hidroklimatik aşırılıkların yoğunlaşacağına ilişkin uyarılarını yansıtıyor. Ancak çalışmamız, kentleşmenin bizzat bu küresel eğilimleri yerel olarak güçlendirebileceğini, orta yükseklikteki dağlık bölgeleri bile hidroklimatik istikrarsızlığın sıcak noktalarına dönüştürebileceğini göstererek bu anlatıyı genişletiyor.
Dr. Das, “Himalaya etekleri yeni bir hidroklimatik duruma giriyor” dedi. “Kentsel genişleme ve arazi örtüsü değişikliği, artık yağışların düzenlenmesinde küresel ısınma kadar etkili. Gelecekteki uyum stratejileri, iklim değişikliğinin hem küresel hem de yerel etkenlerini entegre etmelidir.”
Veriye dayalı çerçevemiz doğrudan politika sonuçları taşır. Hindistan’ın İklim Değişikliği Ulusal Eylem Planını (NAPCC) tamamlıyor ve Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri 6 (Temiz Su ve Sanitasyon) ve 13’ü (İklim Eylemi) destekliyor.
Bulgular, kalkınma ve kırılganlığın kesiştiği dağ şehirleri için bölgesel erken uyarı sistemlerine, iklime dayanıklı kentsel tasarıma ve sel-kuraklık yönetimi stratejilerine bilgi sağlayabilir.
Isınan bir Himalaya için uyandırma çağrısı
Temelde araştırmamız, kentleşen Himalayaların gelişen “hidroiklimsel parmak izini” çözüyor. Ekonomik ilerlemeyi körükleyen sürecin (kentsel büyüme) aynı zamanda aşırı yağışları, hidrolojik stresi ve afetlere karşı hassasiyeti de artırdığını görüyoruz.
Veri bilimini çevresel klimatolojiyle birleştiren bu çalışma, dağ iklim sistemlerine ilişkin tahmine dayalı ve dayanıklı bir anlayış oluşturmaya yönelik önemli bir adımı temsil ediyor.
İstatistiksel kesinlik, yapay zeka kesinliği ve politika uygunluğunun sentezi, yalnızca bulutlardaki şehirlerin kendi hava koşullarını nasıl şekillendirdiğine dair anlayışımızı geliştirmekle kalmıyor, aynı zamanda zamanında bir hatırlatma görevi de görüyor. Kentleşme kontrolsüz devam ederse, Himalayalar yakında hem bir fırsat beşiği hem de iklim riski potası haline gelebilir.
Bu hikaye, araştırmacıların yayınlanmış araştırma makalelerinden bulguları raporlayabildiği Science X Dialog’un bir parçasıdır. Science X Dialog ve nasıl katılacağınız hakkında bilgi almak için bu sayfayı ziyaret edin.
